La batalla de los rollups en Ethereum ¿Optimistic o ZK?

La red principal de Ethereum no ofrece actualmente una buena experiencia de usuario, debido a su congestión, a los tiempos de espera para confirmación de transacciones y a las elevadas tarifas que deben pagarse a los mineros para operar.

Esto es por lo que las soluciones de escalabilidad (por ejemplo, segundas capas o cadenas laterales) cobran especial importancia, en un contexto en el que surgen a diario decenas de protocolos de finanzas descentralizadas (DeFi), marketplaces de tokens coleccionables (NFT) o juegos play-to-earn.

Entre las soluciones de segunda capa en Ethereum se destacan, por su desarrollo y popularidad, los rollups. Estos permiten «envolver» varias transacciones y ejecutarlas por fuera de la cadena principal. Las mencionadas transacciones pueden ser envíos de ether (ETH), de tokens, o firmas de contratos inteligentes.

Al hacer esto, no es necesario pagar tarifas a los mineros ni se sufre el atascamiento de la red principal. Solo se debe abonar gas al momento de entrar al rollup o al salir (para asentar las operaciones en la blockchain de Ethereum), porque eso sí implica una transacción en la cadena madre.

Dos tipos de rollups compiten por quedarse con la parte mayoritaria del mercado: los rollups ZK y los optimistics. En este texto, brevemente y en un lenguaje sencillo de comprender (lo que implica omitir o simplificar al máximo algunos detalles y complejidades técnicas), se verán las similitudes y diferencias entre ambos.

¿En qué se parecen los rollups ZK y optimistics de Ethereum?

A grandes rasgos, desde la perspectiva del usuario, ambas soluciones de escalabilidad funcionan de la misma forma, al «envolver» transacciones y permitir operar por fuera de la blockchain principal de Ethereum (muchas veces denominada por su nombre en inglés, «la mainnet»).

También se asemejan en que ambos rollups deben «demostrarle» a la red Ethereum que están haciendo un trabajo correcto. Explica OffchainLabs, equipo desarrollador de Arbitrum (rollups del tipo optimistic): «los rollups demuestran su exactitud utilizando pruebas especializadas que le permiten a Ethereum verificar la exactitud incluso sin ejecutar las transacciones».

¿Confiar o no confiar? Esa es la cuestión para los rollups de Ethereum

Es en eso último (en la forma de demostrar a Ethereum que se cumplen las reglas) es donde comienzan las diferencias. Por un lado, los rollups optimistics asumen —como su nombre lo indica— una postura «optimista», en la que todas las partes actúan de buena fe. En cambio, los rollups ZK —siglas en inglés de «conocimiento cero»— buscan garantizar que ese sea realmente el caso.

Detalla Limechain, una compañía de desarrollo de aplicaciones descentralizadas (dApps), lo siguiente:

«Optimism usa un contrato inteligente para transmitir datos de transacciones desde la cadena principal de Ethereum a una red de segunda capa. Allí, un secuenciador puede agrupar múltiples transacciones en un lote y, luego, enviar ese lote a la cadena principal a través de una sola transacción. Los secuenciadores realizan estas funciones de manera optimista bajo el supuesto de que todas las transacciones son válidas».

Limechain, compañía de desarrollo de dApps

¿Y cómo se puede ser «optimista» y creer que todos actúan de buena fe? ¿Qué pasa si hay un ente malicioso en el proceso? Los rollups optimitics resuelven eso al brindar un período (por ejemplo, una semana) durante el cual puede cuestionarse esa suposición. En caso de discrepancias, una prueba de fraude es generada. Eso implica que toda la transacción de la segunda capa se ejecute en la red principal. «La ventaja de este enfoque es que permite una generación de pruebas muy rápida», explica Limechain.

Diferente es el caso de los rollups ZK, que utilizan pruebas de validez. Esto significa que alguna parte debe proporcionar una prueba criptográfica de forma pública, que establezca la existencia de una cadena válida que termina en un estado en particular.

Detalla el equipo de Arbitrum (que, como hemos mencionado, desarrolla rollups del tipo optimistic):

«[Los rollups ZK] requieren que la parte que realiza la prueba ejecute la cadena, para saber cómo construir la prueba y luego debe construir la prueba realizando una serie de operaciones criptográficas complejas. La prueba se verifica mediante un contrato en la cadena principal».

OffChain Labs, empresa desarrolladora de rollups Arbitrum

Argumentos encontrados sobre los rollups de Ethereum

¿Y cuál rollup es mejor, los optimistics o los ZK? Aquí cada empresa o equipo desarrollador de rollups, por supuesto, defiende sus intereses y destaca las ventajas del propio. En este compendio, diremos que cada uno de ellos tiene sus ventajas y desventajas y podría ser más adecuado (o no) dependiendo del uso que se le quiera dar.

También es posible que uno de estos tipos de rollups termine siendo el favorito del mercado y el que se imponga por sobre el otro.

En cuanto a costos de ejecución, los rollups optimistics solo ejecutan contratos, sin necesidad de producir las pruebas criptográficas complejas (que pueden requerir cientos o miles de transacciones) de los ZK. De todos modos, los optimistics requieren, indefectiblemente, que el sistema tenga muchos nodos.

Sobre estos argumentos, los defensores de los rollups optimistics indican que, si se ejecuta una cadena a gran escala, sí o sí, se requerirán muchos nodos, por lo que no implica un gasto adicional. Y los defensores de los ZK argumentan a su favor que las pruebas criptográficas podrían hacerse con solo una parte de las operaciones, sin necesidad de replicar muchísimas transacciones.

Otro punto para tener en cuenta es la compatibilidad de los rollups con la máquina virtual de Ethereum (EVM), que es la que permite la ejecución de contratos inteligentes. Aquí depende mucho de cada rollup en particular, más allá de su tipo.

Por ejemplo, Arbitrum (rollup del tipo optimistic) fue diseñado desde cero para ser compatible con la EVM. En cambio, los rollups de la empresa Optimistic (que, por supuesto, también son del tipo optimistic) añadieron la compatibilidad luego de que sus usuarios así lo requirieran.

También, entre los rollups ZK hay compatibilidad para todos los gustos. En palabras de Arbitrum sobre su competencia: «Algunos [rollups ZK] ignoran [la EVM] por considerarla una herramienta heredada y animan a los usuarios a aprender sus lenguajes personalizados. Otros sistemas ZK no intentan ser compatibles. Y eso está bien para los desarrolladores y los usuarios que no se preocupan por la compatibilidad».

Otra cosa en la que difieren ambos tipos de rollups es cómo resuelven el dilema «transparencia-compresión». Esto es, la capacidad de que las operaciones sean visibles al mismo tiempo que logran comprimirlas para «envolverlas» dentro del rollup.

Los rollups del tipo optimistic permiten que cualquiera puede ver el contenido de la cadena, sin necesidad de confiar en una parte centralizada. «Esto significa no solo que todos pueden ver instantáneas de estado ocasionales, sino que también pueden ver el historial completo de la cadena, cómo llegó a su estado actual», explica Arbitrum.

En cambio, los rollups ZK, para lograr una mayor compresión, omiten partes del historial de la cadena. Para poder verlas se requeriría un proveedor de datos centralizado que esté dispuesto a compartirlas. Esto, aunque va en desmedro de la transparencia que se pretende, acelera los tiempos de ejecución de las transacciones.

¿Qué se necesita para ejecutar los rollups? Aquí, los optimistics salen en ventaja en cuanto a requerimientos. La prueba de fraude puede realizarla cualquier nodo. En cambio, en los ZK (recordemos que la prueba requiere replicar cientos o miles de transacciones) puede ser necesario software y hardware especial.

Si el parámetro que se evalúa es el «puente» con Ethereum, la ventaja la llevan los rollups ZK. Con los optimistics, puede tardarse una semana en transferir fondos desde el rollup a la red principal. Como se ha explicado, esto es así para dar lugar a que se presente alguna prueba de fraude. En cambio, los ZK permiten una transición más veloz. Solo es necesario publicar una prueba en la capa 1, y listo.

¿Qué rollup ganará la batalla? ni Vitalik Buterin tiene la respuesta

El mercado está dividido y hay implementaciones que han preferido a uno o a otro tipo de rollups. Por ejemplo, Uniswap, el exchange descentralizado más utilizado en Ethereum, se decantó por Arbitrum (rollup del tipo optimista). Como reportó CriptoNoticias, en mayo de 2021 —incluso antes de que Arbitrum estuviera plenamente operativo— la comunidad del exchange votó a favor de incorporar esta solución de escalabilidad.

Por otro lado, la firma desarrolladora ConsenSys, en conjunto con Mastercard, avanzan en el desarrollo de rollups ZK para brindar soluciones corporativas.

Vitalik Buterin, cocreador de Ethereum anticipa dos escenarios posibles con relación a lo planteado: en uno de ellos, uno de los rollups domina el mercado; en otro, no hay uno dominante y el capital se distribuye entre todos los existentes.

De todas formas, según Buterin, la producción de bloques de Ethereum en las segundas capas tendería a la centralización, tal como detalló en un texto que fue comentado por CriptoNoticias días atrás.

Esta centralización —según las palabras del desarrollador ruso-canadiense— no sería un problema para el ecosistema de Ethereum en general, pues podría compensarse si se logra que la capa base (la red principal o mainnet) se mantenga fuerte y distribuida en muchos nodos.